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脉冲信号的产生与转换.ppt 70页
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脉冲信号的产生与转换
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······
第一节预备知识一、微分电路和积分电路RC电路在脉冲信号产生与转换电路中有着广泛的应用。(一)微分电路微分电路是一种能够将输入的矩形脉冲变换为正负尖脉冲的波形变换电路。微分电路的形式就是一个RC串联电路，且要求电路的充放电时间常数τ=RC远小于输入矩形正脉冲的宽度tw。微分电路a)电阻下拉式b)电阻上拉式c)时序图当电路的时间常数τ=RC&&tw时，即使电路的形式完全一样，但这样的RC电路是耦合电路，而不是微分电路，其输出电压uo与输入电压uI的波形近似相同。耦合电路的时序图(二)积分电路积分电路也是一种常用的波形变换电路，它可以将矩形脉冲变换成近似三角波。其电路也是一个RC串联电路，但从电容上取出输出电压，且要求电路的时间常数τ=RC远大于输入矩形正脉冲的宽度tw。积分电路a)电路图b)波形图三、阈值电压集成门电路的输出状态发生翻转时，所对应的临界输入信号电压，用VTH表示。通常将转折区中点所对应的输入电压称为阈值电压。一般TTL门电路取1.4V作为阈值电压，CMOS门电路取1/2电源电压作为阈值电压。反相器的电压传输特性三、利用反相器对微积分脉冲进行整形处理前述的微分电路和积分电路虽然可对波形进行变换，但其输出波形并不是一个标准的时钟脉冲，为了得到标准的时钟脉冲信号，可利用反相器对其进行整形处理。反相器对脉冲波形的整形和处理a）下拉式微分电路b）上拉式微分电路c）积分电路第二节单稳态触发器单稳态触发器特点是：一、微分型单稳态触发器微分型单稳态触发器a)电路图b)时序波形图㈠工作原理1.电路的稳态当uI为高电平且R&Roff(关门电阻)时，G2门关闭，u02为高电平，G1门由于输入全为1而打开，u01为低电平。此时，电路处于稳定状态。2.加负触发脉冲电路翻转为暂稳态当t=t1时，uI产生负跳变，使u01由低电平跳变为高电平，由于电容两端电压uC不能突变，因而使uR产生同样的正跳变，G2的输出u02从高电平变为低电平，这是一个强列正反馈过程：3.电路自动返回稳态电路在暂稳态期间，u01为高电平，经R到地不断对电容充电，使uC按指数规律上升，uR按指数规律下降，当uR下降到G2门的阈值电压时，电路将产生下列的正反馈过程：4.恢复过程暂稳态结束后，电容C上已充有一定的电压，因此，电路返回稳态后需经C的放电过程，电容上的电压才能恢复到稳态时的数值，这一过程即为恢复过程。恢复过程所需时间tre的大小与放电时间常数RC的大小有关。恢复过程结束后，才允许输入下一个触发脉冲。㈡主要参数1.输出脉冲宽度设VDD=5V、VTH=2.5V，估算公式得到tW≈0.7RCR、C的单位分别为MΩ和μF，tw的单位为秒。2.恢复实间tretre=(3～5)RC3.最高重复触发频率fmaxfmax=1/（tw+tre）二、集成单稳态触发器单片集成单稳态触发器具有价廉、性能稳定、使用方便等优点，在数字电路中的应用日益广泛，下面以74HC221为例介绍。74HC221为集成双单稳态触发器，其中每个单稳态触发器单元均具有两个触发输入端TR+和TR-(TR+为正边沿触发端，TR-为负边沿触发端)，和一个清零端R(低电平有效)，两个互补的输出端Q和Q。74HC221典型接线图三、单稳态触发器的应用单稳态触发器在数字电路中一般用于整形（把不规则的波形转换成宽度、幅度都相等的波形）、定时（产生一定宽度的矩形波）、以及延时（把输入信号延迟一定时间后输出）等。(一)脉冲的整形无论输入到单稳态触发器的脉冲波形如何，只要符合触发电压，能使单稳态电路翻转，就能在输出端得到一定宽度、一定幅度、前后沿较陡的规则矩形脉冲。单稳态电路的整形作用（高电平触发）(二)脉冲的定时利用宽度为tW的矩形脉冲作为与门的控制信号，只有在tW时间内，与门才打开，其它输入信号才能通过。单稳态电路的定时作用（低电平触发）a)原理图b)波形图(三)脉冲的延时微分型单稳态电路输出u02的下降沿相对于输入触发脉冲uI的下降沿滞后了tW时间，称这个时间为延迟时间。74HC221组成的脉冲延时电路a)电路图b)时序图第三节多谐振荡器多谐振荡器没有稳定的状态，又称无稳态电路，它不需外加触发信号便能产生一系列矩形脉冲，在数字系统中常用作矩形脉冲源，作为时序电路的时钟信号。所谓的多谐，是指电路所产生的矩形脉冲中含有许多高次谐波的意思。一、CMOS型多谐振荡器G1、G2为两个反相器，R、C是定时元件。多谐振荡器a）原理图b）实际电路图多谐振荡器波形图㈠工作原理1.第一暂稳态及其自动翻转的过程假定在接通电源的瞬间，电路最初处于G1关闭、G2打开状态（设这时为电路的第一暂稳态），即u01=1，u02=0。此时，uO1经电阻R到uO2对电容C充电，uI的电位等于uC与u02之和。随着充电的进行，uI的电位不断上升，
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低脉冲转为高电平触发信号
09:57:56　　
需求是：前端电路模块触发产生一个250ms的低脉冲信号，而后级电路模块需要一个恒定的高电平信号用来上电，启动后级电路模块工作，后级工作完成后，反馈给前级电路模块一个信号，用来关段后级电路。下一次触发信号到来，重复上述过程。这样需要将低脉冲信号转为高电平信号。问题来了，不使用单片机,CPLD等的基础上如何实现呢！
12:09:34　　
你的所谓低脉冲信号如果是低频脉冲信号，那就需要用积分电路来取得高电平控制信号；如果是低电平信号，那就需要用反相器取得高电平控制信号。
14:37:26　　
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本帖最后由 diamond36 于
14:54 编辑
你的所谓低脉冲信号如果是低频脉冲信号，那就需要用积分电路来取得高电平控制信号；如果是低电平信号，那就 ...
首先使用或非门电路将低脉冲转成高脉冲信号，然后通过两个三极管搭建自锁电路，即可实现低电平信号的输出。但问题是后级电路完成工作后反馈回的信号，无法对前级解锁。这样就无法关断后级电路了....
(96.14 KB, 下载次数: 14)
14:35 上传
16:21:18　　
我再猜一下你的想法：就是后级的反馈信号（低电平）加在DCL点，却不能使你的自锁电路翻转，也就是说后级反馈电路的灌电流能力不强，不足以使DCL点的电压降到0.6V以下。如果是这样，解决的方法是：把R!一分为二，DCL接在两个电阻之间，这样既能保证高电平的触发翻转，又能保证低电平的翻转。
16:48:29　　
我再猜一下你的想法：就是后级的反馈信号（低电平）加在DCL点，却不能使你的自锁电路翻转，也就是说后级反 ...
DCL是前端经过处理的触发信号啊！高脉冲信号~在DCL高电平期间，VT2以后恒定输出为1.（不管后面的DCL是否还在）。您的意思是将R1一分为二，DCL还是前端触发信号，接法不变，反馈信号CTR接到两个电阻之间？？？这样就可以翻转？如果R1并接个开关，按下是一定可以翻转的~
16:58:20　　
对地接个开关当然可以翻转，这就足以证明前端的反馈电路自身没有能力吸收VT1的集电极电流，不能使VT2基极电压降到0.6V以下。
17:29:48　　
对地接个开关当然可以翻转，这就足以证明前端的反馈电路自身没有能力吸收VT1的集电极电流，不能使VT2基极电 ...
按您的意思是将R1一分为二，那前级触发信号和后级的反馈信号都接哪里呢？
20:08:36　　
都接在两个电阻之间。上边多了一个电阻，不影响前面高电平的触发。
后面反馈过来的低电平，一定是有一个器件（比如三极管）饱和导通，才给出一个低电平，如果没有上边的这个电阻，将有很大的TV1的集电极电流灌入这个饱和导通的、能反馈低电平的三极管，迫使该三极管退出饱和区，不能再维持低电平，所以不能使TV2基极电压降到0.6V以下，就不能有效的解锁。
16:00:55　　
都接在两个电阻之间。上边多了一个电阻，不影响前面高电平的触发。
后面反馈过来的低电平，一定是有一个器 ...
如图：250ms高脉冲过自锁后输出低电平，启动后面电路上电。VCC3.3V上电，当后面电路工作完成，MCU IO输出高，三极管饱和导通，集电极输出低电平，为自锁电路解锁。这样自锁电路输出为高，关段后面电路电源。下次触发信号来临重复上面过程。这个电路没有问题吧！！！
(1.3 MB, 下载次数: 5)
15:52 上传
16:06:45　　
............................
17:28:52　　
............................
真的不懂啊！我是做软件的~
21:47:55　　
这个过程没问题，这个电路实验结果如何？
23:28:21　　
RS触发器，附带积分延时实现回馈
09:25:27　　
这个过程没问题，这个电路实验结果如何？
结果不理想呢！仿真：触发信号是一个250ms的低脉冲信号。经过NPN后输出250ms的高脉冲信号，然后经过自锁电路，输出是一个250ms的低脉冲信号，而不是一个横低的电平
(853.55 KB, 下载次数: 7)
09:24 上传
23:13:03　　
经过自锁电路后输出的就不是低脉冲信号，而是恒定的低电平，否则要自锁电路何用。
09:27:02　　
经过自锁电路后输出的就不是低脉冲信号，而是恒定的低电平，否则要自锁电路何用。 ...
是啊，问题就是目前没有锁住啊！应该是和前端触发信号有关吧。触发信号是低脉冲，然后过了一个NPN转成高脉冲信号，再到自锁电路。
22:15:29　　
那就是自锁电路的问题了，把R2换成2K，C1C2的容量减小或者去掉，前边那个反相器集电极电阻10K换成4.7K。
10:02:52　　
那就是自锁电路的问题了，把R2换成2K，C1C2的容量减小或者去掉，前边那个反相器集电极电阻10K换成4.7K。 ...
问题找到：PNP集电极的电阻位置不对！s上面的PNP没有起到作用。应该换到基极就对了！！
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求输入方波能输出高电平的电路.
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本帖最后由 人生长苦 于
23:58 编辑
输入5V500HZ左右的持续方波(占空比50%)时能随方波稳定输出高电平(方波多久,输出高电平就多久),输入0V时0.2秒内输出低电平(0V多久,低电平就多久)
满意回复+10
用可重触发单稳态。
单稳态触发器
所谓单稳态触发器，有两种，一种是非重复出发单稳态，一种是可重复触发单稳态。区别见下图。楼主用在500HZ信号来的时候，有VO输出，500HZ信号消失 ...
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一个简单的方法，用一个RC电路，只要RC的时间常数远大于方波的周期，把RC的只都取大一点，比如100k和10uF，在方波上升沿到来的时候充电，但是下降沿的时候来不及放电，就一直维持高电平，和峰值检波电路同一个原理。
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但是，电容的放电是个问题，如果刚检测完方波马上又输入一个低电平，可能电容需要一定时间放电，要自己根据需要调节好RC的值。
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用RC电路是实现一个延时的作用，可以事使电容在还没有放完电时，下一次充电又开始。RC的值要结合方波的频率计算，我是这样想的，具体怎么算。你算出来的分享一下
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zhy72110 发表于
但是，电容的放电是个问题，如果刚检测完方波马上又输入一个低电平，可能电容需要一定时间放电，要自己根据 ...
我也是这么做的,但是效果不怎么好,经过一个RC,再一个施密特反相器,不是很稳定,而且如果检测完方波要求马上就变为低电平就要极大程度的减小电阻,不仅造成耗电量大增(感觉就是浪费,电池供电),而且如果电阻减小的话,电容上的电压也跟着同时减小.
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用可重触发单稳态。
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方波的占空比多少？
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LZ需要交代明白需求，是遇到1mS的5V，再遇到1mS的0V就识别输出高电平，还是遇到LZ写的0.2秒重复100个1mS左右的5V和100个1mS左右的0V才识别输出高电平。
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看5L意思，有5V脉冲，就输出高电平一段时间？找74HC123单稳电路，将单稳时间设定为1.5mS大概就可以满足要求
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用一个两输入或门，一个用输入的5V500HZ的信号直接作或门的一个输入信号。另一个用一个电阻的一端接信号，另一端接电容（电容的一端接地)作输入，电阻39K，RC=2--3ms接。省电，稳定，可靠，响应快。
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shalixi 发表于
用一个两输入或门，一个用输入的5V500HZ的信号直接作或门的一个输入信号。另一个用一个电阻的一端接信号， ...
有多久方波就输出多久高电平,无方波输出低电平.
版主的可重复触发单稳态肯定是能实现这种功能的电路了,但我现在还在看书,对单稳态原理上还不了解.您的设计也是实现有方波就一直输出高,停止方波就能在0.1秒内输出低吗?感觉你的这个实现起来比较简单.
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wh6ic 发表于
看5L意思，有5V脉冲，就输出高电平一段时间？找74HC123单稳电路，将单稳时间设定为1.5mS大概就可以满足要求 ...
有多久的5V脉冲就输出多久的高电平呢, 不是输出一段时间,
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wh6ic 发表于
LZ需要交代明白需求，是遇到1mS的5V，再遇到1mS的0V就识别输出高电平，还是遇到LZ写的0.2秒重复100个1mS左 ...
输入5V500HZ左右的持续方波(占空比50%)时能随方波稳定输出高电平(方波多久,输出高电平就多久),输入0V时0.2秒内输出低电平(0V多久,低电平就多久)
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人生长苦 发表于
我也是这么做的,但是效果不怎么好,经过一个RC,再一个施密特反相器,不是很稳定,而且如果检测完方波要求马 ...
为什么不考虑下mcu
最低级的51都可以完成这个任务并且价格不贵的说
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shcshc1234 发表于
为什么不考虑下mcu
最低级的51都可以完成这个任务并且价格不贵的说
用中断定时器?
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人生长苦 发表于
有多久方波就输出多久高电平,无方波输出低电平.
版主的可重复触发单稳态肯定是能实现这种功能的电路了,但 ...
搞什么，一个缓冲器就行。或者什么都不要，你的前面的输出，就是你后面的直接输入。
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RC的时间常数1楼就说了。0.2秒、。
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建议用一片NE555搭成单稳触发器，电路你搜一下，也可以用一片6个脚的SOT23-6单片机来做，体积可以更小。
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74系列的122可以
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任务情境二十三
认识脉冲信号的产生与变换电路
信息来源：管理员 作者：admin 浏览次数 441 次 发布时间：
理论教案－模块九 &&四人抢答器的组装与调试
任务情境二十三& 认识脉冲信号的产生与变换电路
一、教学目标：
&1、掌握施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理、工作波形以及参数计算。
2、掌握基本脉冲电路的设计。
二、职业技能教学点：
知识点：施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作原理、工作波形以及参数计算。
技能点：基本脉冲电路的设计。
三、教学设计：
&&&& 任务设计――实验探究――知识链接――任务拓展
四、教学手段：
“实物和媒体演示”
五、本次课的重点和难点
本模块重点：施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器的工作特点。
本模块难点：上述典型电路的特点与应用。
六、&&&& 教学环节的时间分配
七、&&&& 教学方法和实施步骤
教学方法：理论与实验结合法，任务驱动法
实验步骤：先设计任务，通过对任务内容的实验探究过程，发现问题，从而引出任务情境的内容，然后进行理论知识的讲解，最后通过任务拓展的内容，对本任务情境进行巩固和技能方面的操作练习。
八、讲授的内容
导入新课：在数字电路或数字系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是对已有信号进行整形，使之满足系统的要求。脉冲波形的整形电路中，最常用的有施密特触发器和单稳态触发器电路；脉冲波形的产生电路中，最常用的有多谐振荡器电路。
&&&& 施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器可以用基本门组成，也可以用555定时器构成。脉冲波形的形式多种多样，本节主要介绍矩形脉冲波形的产生和整形电路。
（一）任务设计：
用示波器观察常见的几种脉冲波形，并描绘出来。
（二）实验探究：
将函数信号发生器通入示波器的输入端，然后观察矩形波、锯齿波、实脉冲、阶梯波等常见的脉冲波形，并描绘出来。
问题：1、什么是脉冲信号？
2、表征脉冲信号的参数有哪些？
3、这些信号是由什么样的器件产生的？
（三）知识链接：
【一】单稳态触发器
单稳态触发器具有下列特点：
第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；
第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；
第三，暂稳状态维持一段时间后，自动返回到稳定状态。暂稳态时间的长短，与触发脉冲以及电源电压无关，仅决定于电路本身的参数。
单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。
一、 用门电路组成单稳态触发器
用门电路组成单稳态触发器有微分型和积分型两大类。以微分型单稳态触发器为例讲解。
用CMOS或非门构成的微分型单稳态触发器如图1.1所示。
2、工作原理
此电路用负脉冲触发无效，只有在正的窄脉冲触发时，电路才有响应。
接通电源VDD不触发时，U I＝0，而U I 2＝VDD＝1，所以U O2＝0。故有自然稳态：UO=0。
这时U I，＝0，U O1＝1≈VDD ，自然稳态时，电容C两端均为VDD ，C中无电荷。C中无电荷，是稳态的标志。
触发时，UI＝1，UO1＝0，由于电容C两端的电压在触发瞬间不能突变，所以UI2＝0，使UO2＝1。故有暂态：UO=1。
图1.2& 图1的电压波形
接下来，C充电，充电回路为：VDD→R→C→UO1 ，充电使UI2↑。当UI2↑到等于G2门的阈值电平VTH时，UO2突跳为0，电路返回到自然稳态：UO=0。
当UO=0时，UI，＝0，UI＝0（因为触发高电平已经消逝），所以UO1从“0”突跳为“1”（即上升了VDD）；由于电容C两端的电压瞬间不能突变，所以UI2也应该从VTH突跳为UI2＝VTH＋VDD；但实际上由于G2门输入端有钳位二极管，所以UI2实为UI2＝VDD＋0.7。
接下来，C放电，放电回路为：UI2→VDD→UO1→C→UI2 ，放电使UI2↓，当UI2↓到等于VDD时（此时，C两端均为VDD，C中无电荷），电路稳定，保证UO=0。
根据以上的分析，即可画出电路中各点的电压波形，如图1.2所示。
3、输出电压脉宽TW的计算
由图1.1可知，TW等于UI2从0上升到VTH所对应的时间。
这里，电容C的充电时间常数τ=RC，起始值UI2（0+）=0，稳定值UI2（∞）=VDD，转换值UI2（TW）=VTH，带入RC过渡过程计算公式进行计算可得：
二、TTL集成单稳态触发器74121的逻辑功能和使用方法
图1.3(a)是TTL集成单稳态触发器74121的逻辑符号，(b)是工作波形图。该器件是在普通微分型单稳态触发器的基础上附加以输入控制电路和输出缓冲电路而形成的。
它有两种触发方式：下降沿触发和上升沿触发。A1和A2是两个下降沿有效的触发输入端，B是上升沿有效的触发信号输入端。
UO和是两个状态互补的输出端。Rext/Cext、Cext是外接定时电阻和电容的连接端，外接定时电阻Rext（阻值可在1.4～40kΩ之间选择）应一端接VCC（引脚14），另一端接引脚11。外接定时电容C（一般在10pF～10μF之间选择）一端接引脚10，另一端接引脚11即可。若C是电解电容，则其正极引脚10，负极接引脚11。74121内部已经设置了一个2kΩ的定时电阻，Rint（引脚9）是其引出端，使用时只需将引脚9与引脚14连接起来即可，不用时则应让引脚9悬空。
表1.1是集成单稳态触发器74121的功能表，表中1表示高电平，0表示低电平，
集成单稳态触发器74121的外部元件连接方法见图1.4，图(a)是使用外部电阻Rext且电路为下降沿触发连接方式，图(b)是使用内部电阻Rint且电路为上升沿触发连接方式（Rint=2KΩ）。
&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 表1.1 集成单稳态触发器74121的功能表
&& 图1.4 集成单稳态触发器74121的逻辑符号和波形图
1、输出脉冲宽度tW
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&& 使用外接电阻：&&& tW≈0.7RextC
&&& 使用内部电阻：&&& tW≈0.7RintC
2、输入触发脉冲最小周期Tmin
&&&&&&&&&&& Tmin= tW＋tre&& (tre是恢复时间)
图1.5&& 集成单稳态触发器74121的外部元件连接方法
(a)使用外接电阻Rext (下降沿触发)&&&&&&&&& (b)使用内部电阻Rint (上升沿触发)
3、周期性输入触发脉冲占空比q
&&&& 定义：&&&&&&&&&&& q = tW/T
式中T是输入触发脉冲的重复周期，tW是单稳态触发器的输出脉冲宽度。
&&&& 最大占空比：&&&& qmax= tW/ Tmin
74121的最大占空比qmax，当R=2kΩ时为67%；当R=40kΩ时可达90%。不难理解，若R=2kΩ且输入触发脉冲重复周期T=1.5μS，则恢复时间tre=0.5μS，这是74121恢复到稳态所必需的时间。如果占空比超过最大允许值，电路虽然仍可被触发，但tW将不稳定，也就是说74121不能正常工作，这也是使用74121时应该注意的一个问题。
三、单稳态触发器的应用
（一）延时与定时
图1.6&& 单稳态触发器用于延时与定时
在图1.7中，U/O的下降沿比UI的下降沿滞后了时间tW，即延迟了时间tW。单稳态触发器的这种将脉冲延时的作用常被应用于时序控制中。
图1.7& 单稳态触发器用于波形的整形
在图1.6中，单稳态触发器的输出电压U /O，用做与门的输入定时控制信号，当U/O为高电平时，与门打开，UO=UF，当U/O为低电平时，与门关闭，UO为低电平，这显示了单稳态触发器的定时选通作用。显然，与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳态触发器输出脉冲U/O的宽度tW。
（二）整形
单稳态触发器还能够把不规则的输入信号UI，整形成幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲UO。UO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，UO的宽度tW取决于暂稳态时间。图1.7 是单稳态触发器用于波形的整形的一个简单例子。
【二】施密特触发器
&&& 施密特触发器是典型的脉冲整形电路。施密特触发器在性能上有两个重要特点：
&&& 第一为电平触发：触发信号UI可以是变化缓慢的模拟信号，UI达某一电平值时，输出电压UO突变。所以UO为脉冲信号。
&&& 第二为电压滞后传输：输入信号UI从低电平上升过程中，电路状态转换时对应的输入电平，与UI从高电平下降过程中电路状态转换时对应的输入电平不同。
&&&& 利用上述两个特点，施密特触发器不仅能将边沿缓慢变化的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波，还可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声信号有效地清除。
二、电压传输特性
1、同相传输特性
同向传输特性和图形符号如图2.1（a）所示
&（a）同相传输特性&&&&&&&&&&&&&&&&&& (b)反相传输特性
&&&&&&&&&&&&&&& 图2.1施密特触发器的电压传输特性&
1）当UI =0时，UO=UOL ；
2）当UI上升到大于等于VT+ 时，UO突变为UOH；
3）当UI从最大值下降到小于等于VT- 时，UO突变为UOL
VT+是UI上升过程中电路状态发生转换时对应的输入电平，称为正向阈值电平；
VT- 是UI下降过程中电路状态发生转换时对应的输入电平，称为负向阈值电平。
2、反相传输特性
反相传输特性和图形符号如图2.1(b)所示：
1）当UI =0时，UO=UOH ；
2）当UI上升到大于等于VT+ 时，UO突变为UOL；
3）当UI从最大值下降到小于等于VT- 时，UO突变为UOH其中：
三、 集成施密特触发器
施密特触发器应用十分广泛，所以市场上有专门的电路产品出售，称之为施密特触发门电路。集成施密特触发器性能的一致性好，触发阈值稳定，使用方便。
（一） CMOS集成施密特触发器
图2.2（a）是CMOS集成施密特触发器CC40106（六反相器）的引线功能图，表2.1所示是其主要静态参数。
图2.2&& 集成施密特触发器CC40106和74LS14外引线功能图
表2.1& 集成施密特触发器CC40106的主要静态参数
电源电压VDD& VT+最小值& VT+最大值& VT－最小值& VT－最大值& ΔVT最小值 ΔVT最小值&& 单位
5&&&&&&&&&&& 2.2&&&&&&& 3.6&&&&&&&& 0.9&&&&&&&& 2.8&&&&&&&&& 0.3&&&&&&&& 1.6&&&&&& V
10&&&&&&&&&& 4.6&&&&&&& 7.1&&&&&&&& 2.5&&&&&&&& 5.2&&&&&&&&& 1.2&&&&&&&& 3.4&&&&&& V
15&&&&&&&&&& 6.8&&&&&&& 10.8&&&&&&& 4&&&&&&&&& 7.4&&&&&&&&&& 1.6&&&&&&&& 5&&&&&&& V
（二） TTL集成施密特触发器
图2.2（b）是TTL集成施密特触发器74LS14外引脚图，其主要参数的典型值如表2.2所示。
TTL施密特触发器具有以下特点：
（1）输入信号边沿的变化即使非常缓慢，电路也能正常工作。
（2）对于阈值电压和滞回电压均有温度补偿。
（3）带负载能力和抗干扰能力都很强。
&& &&&&&&& 表2.2& TTL集成施密特触发器几个主要参数的典型值
&& && 器件型号& 延迟时间（ns）& 每门功耗（mW）& VT+（V）& VT－（V）& ΔVT（V）
&&&&&&& 74LS14&&&&&& 15&&&&&&&&&&&&&&& 8.6&&&&&&&&&& 1.6&&&&&&& 0.8&&&&&&&&& 0.8
&&&&&&& 74LS132&&&&& 15&&&&&&&&&&&&&&& 8.8&&&&&&&&&& 1.6&&&&&&& 0.8&&&&&&&&& 0.8
&&&&&&& 74LS13&&&&&& 16.5&&&&&&&&&&&&& 8.75&&&&&&&&& 1.6&& &&&&&0.8&&&&&&&&& 0.8
集成施密特触发器不仅可以做成单输入端反相缓冲器形式，还可以做成多输入端与非门形式，如CMOS四2输入与非门CC4093，TTL四2输入与非门74LS132和双4输入与非门74LS13等。
四、施密特触发器的应用举例
（一）用作接口电路
将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形，见图2.3。
&（二）用作整形电路
把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲，见图2.4。
图2.3 慢输入波形的TTL系统接口&& 图2.4 脉冲整形电路的输入输出波形
三、用于脉冲鉴幅
将幅值大于VT+的脉冲选出，见图2.5。
图2.5 用施密特触发器鉴别脉冲幅度
【三】多谐振荡器
图3.1 对称式多谐振荡器
多谐振荡器的特点
多谐振荡器也称自激振荡器，是产生矩形脉冲波的典型电路，常用来做脉冲信号源。
图3.2& 多谐振荡器的工作电压波形
多谐振荡器没有输入端，接通电源便自激振荡。多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此又称它为无稳态电路。
&用门电路组成多谐振荡器
一、电路组成
用门电路组成多谐振荡器的电路形式有多种，图3.1所示为对称式多谐振荡器，其中非门为TTL门电路。
二、工作原理
设某一时刻，电路出现UO1=0、UO2=1的状态，则有暂态Ⅰ：UO1=0、UO2=1。接下来，C1充电、C2 放电.
C1充电等效回路：UOH2(VCC+)→R2 → C1 → UOL1(VCC-)，→C1充电使UI2↑。
C2放电等效回路：C2→R1→UOL1(VCC-)→UOH2(VCC+)→C2，→C2放电使UI1↓。
C1充电→ UI2↑ = VTH 时→ G2导通→ UO2=0→UI1=0 → UO1=1时
出现暂态Ⅱ：UO1=1、UO2=0。接下来，C1放电、C2充电。
C2充电→ UI1↑= VTH 时→ G1导通→ UO1=0→UI2=0 → UO2=1。电路回到暂态Ⅰ。
就这样，循环往复，直到关机。
三、电压波形
图3.1所示多谐振荡器的工作电压波形如图3.2所示。
四、参数计算
当C1=C2= C；R1=R2= R时，参数计算如下。
1、脉冲宽度T1
由图3.2可知，T1等于UI2从0上升到VTH所对应的时间。这里，电容C的充电时间常数τ=RC，起始值UI2（0+）=VIK，稳定值UI2（∞）=VDD，转换值UI2（T1）=VTH，带入RC过渡过程计算公式进行计算可得：
如果G1、G2为74LS系列反相器，UOH=3.4V，VIK= -1V，VTH=1.1V，T1≈0.65RC
2、脉冲间歇时间T2 ：由于电路对称，所以T2＝T1
3、电路振荡周期T：振荡周期T=T1＋T2 ≈1.3RC
4、电路振荡频率f ：f =1/T
5、脉冲占空比q ：
定义：脉冲宽度与脉冲周期之比为输出脉冲占空比，即q = (T1/T)100%
（四）&&&&&&&&&&& 任务拓展：
脉冲信号产生电路的应用。
（此部分在实践任务情境中阐述）
作业及小结：
作业：试画出用施密特触发器74LS132构成多谐振荡器的接线示意图。
小结：1．施密特触发器和单稳态触发器，虽然不能自动地产生矩形脉冲，但却可以把其它形状的信号变换成为矩形波，为数字系统提供标准的脉冲信号。
2．多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，就可以自动地产生出矩形脉冲。
九、检测教学效果的措施和方法
&&& 本任务情境的内容可通过课后作业的完成情况来检测学生是否掌握了，任务拓展部分可以从理论和实践两个部分对学生对本任务的完成情况做一个总结，从而检测出教学效果。
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